微生物组医学:科学家利用身体的“虫子”来治疗哮喘、多发性硬化症等
大量的益生菌酸奶, 泡菜和康普茶声称可以促进太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的消化系统健康，因为它们含有大量的微生物, 但一些科学家对寄居在太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜身上的“虫子”有更雄心勃勃的治疗计划. 他们希望利用这些微生物作为一系列健康状况的活疗法, 包括溃疡性结肠炎, 多发性硬化症, 湿疹, 和哮喘.
太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的勇气, 皮肤和身体的其他部位蕴藏着数万亿的微生物, 和太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜自己的细胞一样多. 每一种微生物——细菌, 病毒, 微小的真菌和其他微生物组成了人类微生物群，带来了独特的基因组.
太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的微生物组及其微生物泛基因组的组成是由饮食和环境决定的, 这反过来又影响了它对人体生理的重要影响, 从消化到大脑健康再到免疫功能.
“微生物组的一个真正优势是它是一个动态系统，”他说 苏珊•林奇博士，胃肠病学教授，美国胃肠病学研究所主任 太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜旧金山分校贝尼奥夫微生物医学中心. “太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜正在考虑的是如何在工程系统中利用微生物来改善健康或预防疾病.”
免疫联系
许多太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜微生物组的临床研究都围绕着它与自身免疫性疾病的联系展开, 比如风湿性关节炎, 克罗恩病和多发性硬化症, 总共影响了2400万美国人. 而遗传因素是导致一些人患上自身免疫性疾病的原因, 环境因素可能导致, 说 塞吉奥Baranzini博士，神经学教授 太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜旧金山分校威尔神经科学研究所她研究多发性硬化症的遗传学和免疫学.
“这就是太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜转向微生物组的地方，”他说. “因为它受食物和其他环境因素的影响很大, 它是环境的代表.”
十年前, 当时，快速DNA测序技术使鉴定细菌变得成本低廉, Baranzini开始研究肠道微生物群和多发性硬化症之间的关系, 免疫系统攻击神经系统的一种自身免疫性疾病. 他对其他自身免疫性疾病的报道很感兴趣，这些疾病的患者和对照组被发现有不同的肠道微生物.
事实上, 太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的大部分免疫细胞都在肠道中, 它们依赖于肠道细菌消化膳食纤维时产生的短链脂肪酸.
Baranzini比较了多发性硬化症患者和同一家庭非多发性硬化症患者的粪便和血液样本. 他发现这两种肠道细菌确实不同, 多发性硬化症患者血液中的调节性T细胞要少得多, 通常是什么抑制了人体的免疫反应.
缺乏这些T细胞, Baranzini推测, 是否可能与微生物群有关，并损害人体控制炎症的能力. 他发起了国际多发性硬化症微生物组研究，以寻求多发性硬化症患者肠道微生物群的全面图景.
B细胞(绿色), 树突状细胞(蓝色)和T细胞(红色)是帮助维持肠道微生物群和宿主之间微妙关系的免疫细胞. 图片来自劳伦·罗达
“太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜已经开始发现太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜体内微生物群的多样性，以及它们与太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜自身免疫系统的密切联系,他说. “太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜现在知道免疫系统和肠道细胞之间有很多来回的关系，太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜才刚刚开始了解.”
自身免疫性疾病的微生物疗法已经以粪便微生物移植的形式存在, 或FMT, 其中包括从健康人身上提取粪便样本, 分离肠道微生物, 并通过药丸或灌肠给病人服用.
今年四月， 母亲是El-Nachef, MD, 医学副教授, 结束了一项溃疡性结肠炎的临床试验，发现一些患者对FMT的反应比其他患者好得多, 有报道称炎症性皮肤和关节状况也有所改善. 她的下一步是确定最适合微生物群治疗的患者，并开发更有针对性的治疗方法.
“对于一部分溃疡性结肠炎患者, 操纵微生物组可能提供一种治疗自身免疫性疾病而不抑制免疫系统的方法,”她说。.
早期干预会产生影响
太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的微生物群很早就开始形成了, 因此，生命之初的干预可以为未来的健康奠定基础. 林奇把她的一些研究集中在婴儿发育最初几个月的肠道微生物群上. 这是婴儿微生物群组成的关键时期, 受母亲和环境的影响, 会影响免疫系统和免疫记忆的发育吗, 产生持久的影响.
苏珊•林奇博士是UCSF贝尼奥夫微生物组医学中心的主任. 芭芭拉·里斯摄
母亲是El-Nachef医学博士正在研究微生物组在治疗溃疡性结肠炎中的作用. 芭芭拉·里斯摄
“太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜发现，一个月大的肠道微生物群确实可以预测儿童后期患哮喘和呼吸道疾病的风险,”她说。. Lynch和她的团队已经确定了导致调节性T细胞功能障碍的特定微生物产物, 哪一种与随后的疾病有关.
“太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜认为，在这个免疫训练的关键窗口期，设计肠道微生物群可能对高风险儿童的健康状况产生长期有益的影响,”她说。
Lynch开发了一种活微生物干预方法，在出生时对哮喘高危婴儿进行干预, 由可以调节免疫反应的细菌组成的. 他们的细菌基因组编码了一系列在高危婴儿肠道微生物组中一直缺失的功能.
这个想法是通过提供细菌来塑造发育中的肠道微生物群，这些细菌可以在生命早期用它们的微生物产物和代谢物训练免疫系统, 最终长期影响微生物群的功能.
不仅仅是肠道
太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的皮肤拥有自己的一套微生物，它们与免疫细胞相互作用，保护皮肤免受感染.
使用皮肤微生物群的临床试验已经显示出湿疹患者的希望, 一种自身免疫性疾病，当葡萄球菌增殖时可能会突然发作, 说 蒂芙尼Scharschmidt医学博士，皮肤科副教授. 这些试验包括补充通常控制葡萄球菌数量的细菌.
蒂芙尼Scharschmidt博士正在研究将皮肤微生物群用于湿疹患者. 芭芭拉·里斯摄
塞吉奥Baranzini博士正在研究多发性硬化症的遗传学和免疫学. Steve Babuljak拍摄
“随着太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜对皮肤微生物群与其免疫系统之间的相互作用有了更多的了解, 太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜将看到其他基于微生物的治疗方法出现,”她说。. 在未来, 治疗性皮肤微生物甚至可以通过基因工程产生所需的化合物.
虫子和药物
肠道微生物群是, 当然, 与消化密切相关, 产生饮食来源的化合物，控制免疫细胞，并产生对肠道细胞生长至关重要的营养物质. “太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜肠道的基本消化和免疫功能依赖于特定细菌的定植,” 彼得恩伯博士，微生物学与免疫学副教授. “太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的肠道细胞已经进化出了受体，它们只是在等待感知肠道微生物群产生的化学物质.”
特恩博发现，太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜体内的小动物也在药物代谢中发挥作用. 他说，更好地了解这种作用可以提高药物的疗效.
“太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜认为，在决定药物如何在体内代谢方面，微生物组可能仅次于肝脏, 影响病人对现有疗法的反应,他说.
例如，一些抗生素是由肠道菌群产生的酶激活的. 太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的微生物房客甚至可以影响物质在体内的移动方式或改变药物的作用机制, 但这一领域还有很多未被探索的地方, 恩伯说.
深入了解太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的肠道微生物群如何与药物相互作用，可能使医生能够开出与太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜的个体微生物群一致或补充的治疗方案, 一种新型的精准医疗.
林奇相信，太阳所有城娱乐网站-apple app store-太阳成集团排行榜通过了解微生物组所取得的治疗进步将与了解人类基因组所取得的进步相媲美, 特别是在自身免疫性疾病方面.
“尽管人类微生物组领域还相对年轻, 它已经为人类生理对动态微生物居民的依赖提供了非凡的见解，并提供了一套新的工具来促进健康,林奇说。. “将这些早期观察结果转化为新的活体生物疗法，是实现这一领域潜力的下一步。”.